ES2908948T3 - Cooling of internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
Un montaje de motor (10) para una aeronave, el conjunto comprende: un motor (11); un eje de transmisión (13) configurado para ser accionado por el motor (11); un propulsor de palas localizado en el extremo distal del eje de transmisión (13) con respecto al motor (11); un circuito de enfriamiento para hacer circular líquido refrigerante alrededor del motor (11), comprendiendo el circuito de enfriamiento un radiador montado directamente en el cuerpo principal del motor; comprendiendo el radiador (20) una abertura (24) a través de la cual se recibe el eje de transmisión (13), en donde la abertura (24) está ubicada de modo que el radiador (20) rodea sustancialmente el eje de transmisión (13), comprendiendo además el radiador (20) una cubierta (25) que se extiende longitudinalmente, la cubierta (25) comprende una pared lateral tubular dispuesta para rodear circunferencialmente el eje de transmisión (13); comprendiendo además el radiador (20) aberturas adicionales para permitir que el aire pase a su través, en donde las aberturas adicionales se extienden longitudinalmente a través del radiador y cada una define un pasaje alargado; en donde la pared lateral tubular de la cubierta (25) sobresale de un borde periférico exterior del radiador (20) y un extremo de la pared lateral tubular de la cubierta distal del radiador (20) es adyacente al lateral trasero de las palas propulsoras, en donde la pared lateral tubular de la cubierta (25) se ensancha hacia fuera, y caracterizado por que se proporciona una entrada de aire para el motor proximal a un borde periférico del radiador; y porque cada pasaje alargado comprende una porción restringida de una posición central sustancialmente longitudinalmente.An engine mount (10) for an aircraft, the assembly comprising: an engine (11); a drive shaft (13) configured to be driven by the motor (11); a bladed impeller located at the distal end of the transmission shaft (13) with respect to the motor (11); a cooling circuit for circulating liquid coolant around the engine (11), the cooling circuit comprising a radiator mounted directly on the main body of the engine; the radiator (20) comprising an opening (24) through which the drive shaft (13) is received, wherein the opening (24) is located such that the radiator (20) substantially surrounds the drive shaft ( 13), the radiator (20) further comprising a longitudinally extending shroud (25), the shroud (25) comprising a tubular side wall arranged to circumferentially surround the drive shaft (13); the radiator (20) further comprising additional openings to allow air to pass therethrough, wherein the additional openings extend longitudinally through the radiator and each define an elongated passageway; wherein the tubular side wall of the shroud (25) protrudes from an outer peripheral edge of the radiator (20) and an end of the tubular side wall of the distal shroud of the radiator (20) is adjacent to the rear side of the propeller blades, wherein the tubular sidewall of the shroud (25) flares outwardly, and characterized in that an engine air inlet is provided proximal to a peripheral edge of the radiator; and in that each elongated passageway comprises a restricted portion of a substantially longitudinally central position.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Enfriamiento de motores de combustión internaCooling of internal combustion engines
Campo técnicotechnical field
Esta invención se refiere al enfriamiento de motores de combustión interna y, particularmente, pero no exclusivamente, a un radiador para enfriar un motor de combustión interna dentro de una aeronave de hélice.This invention relates to internal combustion engine cooling, and particularly, but not exclusively, to a radiator for cooling an internal combustion engine within a propeller driven aircraft.
AntecedentesBackground
Los motores de combustión interna se utilizan ampliamente en prácticamente todos los tipos de vehículos motorizados, incluidos automóviles, motocicletas, embarcaciones y aeronaves. Un problema importante con los motores de combustión interna es la generación de calor residual, que debe transferirse eficientemente del motor a los alrededores para evitar fallas relacionadas con el calor, como grietas, deformaciones o degradación del aceite de lubricación del motor.Internal combustion engines are widely used in virtually all types of motorized vehicles, including automobiles, motorcycles, boats, and aircraft. A major problem with internal combustion engines is the generation of waste heat, which must be efficiently transferred from the engine to the surroundings to prevent heat-related failures such as cracking, warping, or engine lubrication oil degradation.
Hay dos técnicas comunes de enfriamiento del motor: enfriamiento por aire y enfriamiento líquido. Si bien el enfriamiento por aire era popular durante los comienzos de los motores de combustión, ya no se usa ampliamente; El enfriamiento líquido es ahora la técnica de enfriamiento preferida para la mayoría de los motores de combustión. There are two common engine cooling techniques: air cooling and liquid cooling. Although air cooling was popular during the early days of combustion engines, it is no longer widely used; Liquid cooling is now the preferred cooling technique for most combustion engines.
El enfriamiento por aire implica dirigir el aire, típicamente a alta velocidad, alrededor del cilindro del motor o del bloque de cilindros. Se proporcionan típicamente aletas u otras formaciones en la superficie externa del cilindro o bloque de cilindros para aumentar el área de superficie y, por lo tanto, mejorar la transferencia de calor.Air cooling involves directing air, typically at high velocity, around the engine cylinder or cylinder block. Fins or other formations are typically provided on the outer surface of the cylinder or cylinder block to increase surface area and thus improve heat transfer.
En el enfriamiento líquido, la transferencia de calor del motor a los alrededores se realiza a través de un circuito intermedio de enfriamiento líquido. Se pasa un líquido refrigerante a través de los conductos de líquido definidos dentro o alrededor del cilindro del motor o del bloque de cilindros, tras lo cual el calor generado durante el proceso de combustión interna se transfiere al líquido refrigerante. Luego, el refrigerante se pasa a un intercambiador de calor, comúnmente conocido como radiador, que tiene una gran superficie expuesta a los alrededores. A medida que el refrigerante circula a través del radiador, el calor se transfiere del líquido refrigerante a los alrededores. Posteriormente, el refrigerante frío sale del radiador y se retroalimenta al cilindro del motor o al bloque de cilindros para repetir el proceso. Alternativamente, en un circuito abierto, el líquido refrigerante que sale del radiador puede desecharse y alimentarse líquido refrigerante nuevo al cilindro del motor o al bloque de cilindros.In liquid cooling, heat transfer from the engine to the surroundings is done through a liquid cooling intermediate circuit. A liquid coolant is passed through liquid passages defined in or around the engine cylinder or cylinder block, after which the heat generated during the internal combustion process is transferred to the liquid coolant. The coolant is then passed into a heat exchanger, commonly known as a radiator, which has a large surface area exposed to the surroundings. As coolant circulates through the radiator, heat is transferred from the coolant to the surroundings. The cold coolant then leaves the radiator and is fed back into the engine cylinder or cylinder block to repeat the process. Alternatively, in an open circuit, the coolant coming out of the radiator can be discarded and fresh coolant fed to the engine cylinder or cylinder block.
En general, el líquido refrigerante utilizado en dispositivos de enfriamiento líquido es a base de agua, pero puede comprender otros agentes tales como anticongelantes y/o inhibidores de corrosión.In general, the coolant used in liquid cooling devices is water based, but may comprise other agents such as antifreeze and/or corrosion inhibitors.
También se puede emplear una técnica de enfriamiento similar al enfriamiento líquido descrito anteriormente en relación con el aceite lubricante del motor. El enfriamiento del aceite lubricante del motor se conoce comúnmente como “enfriamiento de aceite” y comprende pasar el aceite del motor desde el motor a su propio radiador dedicado y posteriormente devolver el aceite al motor. El enfriamiento de aceite generalmente se emplea junto con una de las técnicas de enfriamiento por aire y enfriamiento líquido descritas anteriormente, es decir, el aceite del motor generalmente no es el refrigerante principal.A cooling technique similar to the liquid cooling described above in connection with engine lubricating oil can also be employed. Engine lubricating oil cooling is commonly known as “oil cooling” and involves passing engine oil from the engine to its own dedicated radiator and then returning the oil back to the engine. Oil cooling is generally employed in conjunction with one of the air cooling and liquid cooling techniques described above, ie engine oil is generally not the primary coolant.
Para que el enfriamiento líquido y el enfriamiento de aceite constituyan técnicas eficaces de enfriamiento del motor, debe haber una transferencia de calor eficiente del radiador a los alrededores. En la práctica, esto se logra al proporcionarle al radiador una serie de aletas u otras formaciones para aumentar su área superficial, y al generar un flujo de aire de alta velocidad alrededor y/o a través del radiador.For liquid cooling and oil cooling to be effective engine cooling techniques, there must be efficient heat transfer from the radiator to the surroundings. In practice, this is achieved by providing the radiator with a series of fins or other formations to increase its surface area, and by generating high velocity airflow around and/or through the radiator.
Una técnica conocida para generar un flujo de aire alrededor o a través de un radiador es depender de la presión de aire dinámica proporcionada por el movimiento hacia adelante del vehículo. En tales disposiciones, las entradas de aire se proporcionan en la parte delantera del vehículo y el aire recibido a través de estas entradas se dirige hacia el radiador. Sin embargo, un problema con esta disposición es que el flujo de aire de enfriamiento solo se genera cuando el vehículo está en movimiento. Esto puede conducir a un sobrecalentamiento del motor cuando el motor está en funcionamiento, pero el vehículo está parado, por ejemplo, cuando una aeronave está en tierra lista para despegar. One known technique for generating airflow around or through a radiator is to rely on dynamic air pressure provided by the forward motion of the vehicle. In such arrangements, air intakes are provided at the front of the vehicle and air received through these intakes is directed towards the radiator. However, one problem with this arrangement is that the cooling airflow is only generated when the vehicle is in motion. This can lead to engine overheating when the engine is running but the vehicle is stationary, for example when an aircraft is on the ground ready to take off.
También se conoce una técnica por la que se dirige aire hacia el radiador a través de uno o más ventiladores. Sin embargo, la potencia requerida para operar los ventiladores debe ser provista por el motor, mediante lo cual se aumenta la carga total del motor y, por lo tanto, se contribuye al calentamiento del motor. En vista del hecho de que los ventiladores se proporcionan con el único propósito de enfriar el motor, el efecto secundario de calentar el motor representa una falla considerable en una disposición de enfriamiento del motor basada en ventiladores.A technique is also known whereby air is directed to the radiator through one or more fans. However, the power required to operate the fans must be provided by the motor, thereby increasing the total motor load and thus contributing to motor heating. In view of the fact that the fans are provided for the sole purpose of cooling the engine, the secondary effect of heating the engine represents a considerable flaw in a fan-based engine cooling arrangement.
Los montajes de motor para aeronaves se conocen, por ejemplo, de los documentos US2171817, GB316980 o FR589208.Aircraft engine mounts are known, for example, from US2171817, GB316980 or FR589208.
DefinicionesDefinitions
El término "radiador" se usa en el presente documento para incluir cualquier forma de intercambiador de calor y no está restringido a una forma particular o modo de transferencia de calor. Por ejemplo, los intercambiadores de calor utilizados en los sistemas de enfriamiento del motor conocidos están incluidos en el término “radiador” a pesar de que la transferencia de calor es predominantemente por convección y conducción en lugar de radiación.The term "radiator" is used herein to include any form of heat exchanger and is not restricted to a particular form or mode of heat transfer. For example, heat exchangers used in known engine cooling systems are included in the term "radiator" even though heat transfer is predominantly by convection and conduction rather than radiation.
El término “abertura” se usa en el presente documento para incluir un orificio, una ranura, un espacio, una hendidura, una muesca o cualquier otra forma de abertura.The term "opening" is used herein to include a hole, slot, gap, slit, notch, or any other form of opening.
Declaración de invenciónDeclaration of invention
Según la presente invención, se proporciona un montaje de motor como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas. Según la presente invención, como se ve en una primera realización, se proporciona un montaje de motor para una aeronave, comprendiendo el montaje:According to the present invention, there is provided an engine mount as claimed in the appended claims. According to the present invention, as seen in a first embodiment, there is provided an engine mount for an aircraft, the mount comprising:
un motor de combustión interna;an internal combustion engine;
un eje impulsor configurado para ser impulsado por el motor;a drive shaft configured to be driven by the engine;
un propulsor de palas localizado en el extremo distal del eje impulsor con respecto al motor;a bladed impeller located at the distal end of the drive shaft relative to the motor;
un circuito de enfriamiento para hacer circular fluido de enfriamiento alrededor del motor (11), comprendiendo el circuito de enfriamiento un radiador montado directamente en el cuerpo principal del motor; un radiador que comprende una abertura a través de la cual es recibido el eje impulsor, estando localizada la abertura de forma tal que el radiador sustancialmente circunferencialmente rodea el eje impulsor;a cooling circuit for circulating cooling fluid around the engine (11), the cooling circuit comprising a radiator mounted directly on the main body of the engine; a radiator comprising an opening through which the drive shaft is received, the opening being located such that the radiator substantially circumferentially surrounds the drive shaft;
comprendiendo el radiador (20) además aberturas adicionales para permitir que el aire pase a su través, en donde las aberturas adicionales se extienden longitudinalmente a través del radiador y cada una define un pasaje alargado; comprendiendo además el radiador una cubierta que se extiende longitudinalmente, comprendiendo la cubierta una pared lateral tubular dispuesta para rodear circunferencialmente el eje impulsor,the radiator (20) further comprising additional openings to allow air to pass therethrough, wherein the additional openings extend longitudinally through the radiator and each define an elongated passageway; the radiator further comprising a longitudinally extending shroud, the shroud comprising a tubular sidewall arranged to circumferentially surround the drive shaft,
en donde la pared lateral tubular de la cubierta sobresale desde un borde periférico exterior el radiador, y un extremo de la pared lateral tubular de la cubierta distal del radiador es adyacente al lado trasero de las palas propulsoras, en el que la pared lateral tubular de la cubierta sobresale desde un borde periférico exterior del radiador, y un extremo de la pared lateral tubular de la cubierta distal al radiador está adyacente al lado trasero de las palas de la hélice, en donde la pared lateral tubular de la cubierta se ensancha hacia afuera, ywherein the tubular side wall of the shroud protrudes from an outer peripheral edge of the radiator, and an end of the tubular side wall of the distal shroud of the radiator is adjacent to the rear side of the propeller blades, wherein the tubular side wall of the shroud protrudes from an outer peripheral edge of the radiator, and an end of the shroud tubular sidewall distal to the radiator is adjacent to the rear side of the propeller blades, where the shroud tubular sidewall flares outwardly , Y
caracterizado porque la entrada del motor se proporciona próxima a un borde periférico del radiador; y porque cada uno de los pasajes alargados comprende una parte restringida en una posición central sustancialmente longitudinal. Una ventaja de la presente invención es que la distancia entre el radiador y el motor se reduce en comparación con los montajes de motor conocidos. En consecuencia, las líneas de líquido entre el motor y el radiador son cortas y directas, si tales líneas son necesarias. Esto proporciona los beneficios de un costo reducido, un peso reducido, una instalación simplificada y un riesgo reducido de fugas.characterized in that the engine inlet is provided close to a peripheral edge of the radiator; and in that each of the elongated passageways comprises a restricted portion at a central substantially longitudinal position. An advantage of the present invention is that the distance between the radiator and the engine is reduced compared to known engine mounts. Consequently, the fluid lines between the engine and the radiator are short and direct, if such lines are necessary. This provides the benefits of reduced cost, reduced weight, simplified installation, and reduced risk of leaks.
El radiador puede estar dispuesto para enfriar un líquido refrigerante que ha sido calentado por el motor antes de pasar al radiador. En esta realización, el conjunto del motor puede comprender uno o más pasos de líquido dentro o proximales al motor, estando los pasos de líquido acoplados de manera fluida al radiador de modo que el líquido refrigerante pase de los pasos de líquido al radiador.The radiator may be arranged to cool a coolant liquid that has been heated by the engine before passing to the radiator. In this embodiment, the engine assembly may comprise one or more fluid passages within or proximal to the engine, the fluid passages being fluidly coupled to the radiator such that coolant passes from the fluid passages to the radiator.
Alternativamente, el radiador puede estar dispuesto para enfriar el aceite lubricante del motor que pasa al radiador desde el motor.Alternatively, the radiator may be arranged to cool engine lubricating oil passing into the radiator from the engine.
La abertura comprende un orificio localizado dentro de un interior del radiador, de forma tal que el radiador rodea circunferencialmente el eje impulsor. Preferiblemente, el radiador es sustancialmente anular, definiendo la abertura preferiblemente en centro del anillo.The opening comprises a hole located within an interior of the radiator, such that the radiator circumferentially surrounds the drive shaft. Preferably, the radiator is substantially annular, the opening preferably defining the center of the ring.
Alternativamente, la abertura puede comprender una ranura ciega que se extiende desde un borde periférico exterior del radiador hasta una parte interior del radiador. Preferiblemente el radiador tiene una sección transversal sustancialmente circular, en donde la ranura preferiblemente se extiende radialmente desde un borde periférico exterior del radiador hasta un punto central del radiador.Alternatively, the opening may comprise a blind slot extending from an outer peripheral edge of the radiator to an inner part of the radiator. Preferably the radiator has a substantially circular cross section, wherein the slot preferably extends radially from an outer peripheral edge of the radiator to a central point of the radiator.
Alternativamente, la abertura puede comprender un espacio que se extiende desde un borde periférico exterior del radiador hasta un borde periférico exterior opuesto del radiador de forma tal que la abertura separe el radiador en dos partes desconectadas. Preferiblemente cada parte del radiador es sustancialmente semi-circular en sección transversal. El eje de transmisión puede estar acoplado a un cigüeñal del motor. Alternativamente, el eje de la hélice puede recibirse en un rotor de un motor rotativo tal como un motor Wankel. Alternatively, the opening may comprise a space extending from an outer peripheral edge of the radiator to an opposite outer peripheral edge of the radiator such that the opening separates the radiator into two disconnected portions. Preferably each part of the radiator is substantially semi-circular in cross-section. The drive shaft may be coupled to a crankshaft of the engine. Alternatively, the propeller shaft may be received in a rotor of a rotary engine such as a Wankel engine.
El eje de transmisión está dispuesto para hacer girar una hélice. Un extremo proximal del eje de transmisión está acoplado al motor y un extremo distal del eje de transmisión está acoplado a la hélice. Ventajosamente, la ubicación del radiador entre el motor y la hélice proporciona una instalación compacta y ligera. Además, la acción giratoria de la hélice ayuda al flujo de aire alrededor y/o a través del radiador. Los solicitantes han descubierto que el flujo de aire proporcionado por la rotación de la hélice es mayor que el que se puede lograr al depender de la presión de aire dinámica que proporciona el movimiento hacia adelante de la aeronave. Además, la hélice genera un flujo de aire incluso cuando el motor está funcionando mientras la aeronave está parado en tierra.The drive shaft is arranged to rotate a propeller. A proximal end of the drive shaft is coupled to the motor and a distal end of the drive shaft is coupled to the propeller. Advantageously, the location of the radiator between the engine and the propeller provides a compact and light installation. Also, the rotating action of the propeller helps airflow around and/or through the radiator. Applicants have found that the airflow provided by propeller rotation is greater than can be achieved by relying on dynamic air pressure provided by forward movement of the aircraft. Furthermore, the propeller generates airflow even when the engine is running while the aircraft is stationary on the ground.
El radiador puede comprender una primera superficie sustancialmente plana dispuesta para extenderse en un plano sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del eje de transmisión de manera que la normal a la superficie sea sustancialmente paralela al eje longitudinal del eje de transmisión. El radiador puede comprender, además, una segunda superficie sustancialmente plana dispuesta para extenderse en un plano sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del eje de transmisión.The radiator may comprise a first substantially flat surface arranged to extend in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis of the drive shaft such that the normal to the surface is substantially parallel to the longitudinal axis of the drive shaft. The radiator may further comprise a second substantially flat surface arranged to extend in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis of the drive shaft.
La primera superficie es preferiblemente proximal a la hélice y la segunda superficie es preferiblemente proximal al motor cuando el eje de transmisión se recibe en la abertura del radiador.The first surface is preferably proximal to the propeller and the second surface is preferably proximal to the engine when the drive shaft is received in the radiator opening.
Preferiblemente, la primera y segunda superficies son sustancialmente circulares.Preferably, the first and second surfaces are substantially circular.
El radiador comprende aberturas adicionales para permitir que el aire pase a través de estas. Una ventaja de esta disposición es que el área de superficie del radiador aumenta en virtud de las aberturas, mediante lo cual mejora la eficiencia de enfriamiento del radiador.The radiator comprises additional openings to allow air to pass through. An advantage of this arrangement is that the surface area of the radiator is increased by virtue of the openings, thereby improving the cooling efficiency of the radiator.
El radiador puede comprender un miembro de respaldo sustancialmente plano, que preferiblemente linda con la segunda superficie del radiador. Se prevé que un miembro de respaldo plano será particularmente apropiado a las realizaciones en las que la abertura comprende una ranura ciega o un espacio. En estas realizaciones, el miembro de respaldo está ubicado preferiblemente al menos en las ubicaciones circunferenciales no abarcadas por el radiador. En ciertas realizaciones, el miembro de respaldo puede ser alargado y estar dispuesto para cubrir una porción externa de la ranura ciega o ambas porciones externas del espacio, dejando solo un orificio central a través del cual se puede recibir el eje de transmisión. En una realización alternativa, el miembro de respaldo puede tener dimensiones externas sustancialmente idénticas a la segunda superficie del radiador, de tal manera que el miembro de respaldo se extienda a la periferia del radiador, en donde el miembro de respaldo comprende preferiblemente un orificio ubicado dentro de una parte interior del miembro de respaldo a través del cual se recibe el eje de transmisión.The radiator may comprise a substantially flat backing member, preferably abutting the second surface of the radiator. It is envisioned that a flat backing member will be particularly suitable for embodiments where the opening comprises a blind slot or gap. In these embodiments, the backing member is preferably located at least at the circumferential locations not encompassed by the radiator. In certain embodiments, the backing member may be elongated and arranged to cover an outer portion of the blind slot or both outer portions of the gap, leaving only a central hole through which the drive shaft may be received. In an alternative embodiment, the backing member may have external dimensions substantially identical to the second surface of the radiator, such that the backing member extends to the periphery of the radiator, wherein the backing member preferably comprises a hole located within of an interior portion of the backing member through which the drive shaft is received.
Las aberturas adicionales se extienden longitudinalmente a través del radiador entre la primera y segunda superficies, mediante lo cual cada abertura define un pasaje alargado. El pasaje alargado comprende una porción restringida en una posición central sustancialmente de forma longitudinal. Una ventaja de proporcionar una porción restringida es que la velocidad del aire aumenta en dicha porción, mediante lo cual mejora la eficiencia de enfriamiento del radiador. Se cree que este efecto será particularmente frecuente cuando el radiador esté ubicado detrás de las palas de la hélice y, por lo tanto, reciba aire acelerado por la acción giratoria de las palas de la hélice.Additional openings extend longitudinally through the radiator between the first and second surfaces, whereby each opening defines an elongated passageway. The elongate passageway comprises a restricted portion at a substantially longitudinally central position. An advantage of providing a restricted portion is that the air velocity is increased in said portion, thereby improving the cooling efficiency of the radiator. It is believed that this effect will be particularly prevalent when the radiator is located behind the propeller blades and therefore receives air accelerated by the rotating action of the propeller blades.
En una realización, el radiador está formado por una pluralidad de elementos tubulares alargados sustancialmente paralelos dispuestos para transportar líquido refrigerante, en donde se definen pasajes de aire entre elementos adyacentes.In one embodiment, the radiator is formed by a plurality of substantially parallel elongated tubular elements arranged to transport liquid coolant, wherein air passages are defined between adjacent elements.
El miembro de respaldo puede comprender aberturas en ubicaciones correspondientes a las ubicaciones de las aberturas adicionales provistas en el radiador, mediante lo cual se permite que el aire pase a través del radiador y el miembro de respaldo y, por lo tanto, proporcione un enfriamiento efectivo del radiador.The backing member may comprise openings at locations corresponding to the locations of additional openings provided in the radiator, whereby air is allowed to pass through the radiator and the backing member and thereby provide effective cooling. of the radiator.
La cubierta, la cubierta comprende preferiblemente una pared lateral tubular que tiene un eje longitudinal sustancialmente paralelo al eje longitudinal del eje de transmisión. Más preferiblemente, el eje longitudinal de la pared lateral tubular de la cubierta es colineal con el eje longitudinal del eje de transmisión.The cover The cover preferably comprises a tubular sidewall having a longitudinal axis substantially parallel to the longitudinal axis of the drive shaft. More preferably, the longitudinal axis of the tubular sidewall of the tire is colinear with the longitudinal axis of the drive shaft.
La pared lateral tubular de la cubierta se ensancha hacia afuera, por ejemplo, la cubierta puede ser frustrocónica. The tubular side wall of the shell flares outwards, eg the shell may be frustro-conical.
Se proporciona una entrada de aire para el motor proximal a un borde periférico del radiador.An air inlet for the engine is provided proximal to a peripheral edge of the radiator.
La abertura y/o la cubierta pueden ser como se describe a continuación en el presente documento.The opening and/or cover may be as described herein below.
Según la presente invención, como se ve desde una segunda realización, se proporciona un método de enfriamiento de un motor dispuesto para accionar un propulsor, comprendiendo el método:According to the present invention, as seen from a second embodiment, there is provided a method of cooling an engine arranged to drive a propeller, the method comprising:
Instalar un circuito de enfriamiento para hacer circular líquido de enfriamiento alrededor del motor (11), comprendiendo el circuito de enfriamiento un radiador montado directamente sobre el cuerpo principal del motor, comprendiendo además el radiator (20) aberturas adicionales para permitir que el aire pase a su través, en donde las aberturas adicionales se extienden longitudinalmente a través del radiador y cada una define un pasaje alargado, siendo el radiador y la cubierta como se define anteriormente en este documento de forma tal que el radiador rodea sustancialmente circunferencialmente un un eje de transmisión del motor; Install a cooling circuit to circulate cooling liquid around the engine (11), the cooling circuit comprising a radiator mounted directly on the main body of the engine, the radiator (20) further comprising additional openings to allow air to pass through therethrough, wherein further openings extend longitudinally through the radiator and each define an elongated passageway, the radiator and cover as hereinbefore defined such that the radiator substantially circumferentially surrounds a drive shaft the motor;
conectar de manera fluida el radiador de forma tal que el radiador recibe líquido que ha sido calentado por el motor, y fluidly connect the radiator in such a way that the radiator receives liquid that has been heated by the engine, and
caracterizado por que se proporciona un borde periférico del radiador próximo a una entrada de aire del motor y por que cada uno de los pasajes alargados comprende una porción restringida.characterized in that a peripheral edge of the radiator is provided proximate an air intake of the engine and that each of the elongated passages comprises a restricted portion.
Ahora se describirá una realización de la presente invención solo a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:An embodiment of the present invention will now be described by way of example only and with reference to the accompanying drawings, in which:
la figura 1 (a) es una vista lateral de un montaje de motor de acuerdo con una realización de la presente invención; Fig. 1(a) is a side view of a motor mount according to an embodiment of the present invention;
la figura 1 (b) es una vista en perspectiva del montaje de motor de la figura 1 (a);Figure 1(b) is a perspective view of the motor mount of Figure 1(a);
la figura 2 es una vista en perspectiva de despiece del radiador del montaje de motor ilustrado en las figuras 1 (a) y 1 (b); Figure 2 is an exploded perspective view of the radiator of the engine assembly illustrated in Figures 1(a) and 1(b);
la figura 3 es una vista en perspectiva de una realización alternativa de un radiador adecuado para su uso dentro del montaje de motor ilustrado en las figuras 1 (a) y 1 (b); y,Figure 3 is a perspective view of an alternate embodiment of a radiator suitable for use within the engine mount illustrated in Figures 1(a) and 1(b); Y,
la figura 4 es un diagrama de flujo de un método para enfriar un motor dispuesto para impulsar una hélice según una realización de la presente invención.Figure 4 is a flow chart of a method for cooling an engine arranged to drive a propeller according to an embodiment of the present invention.
Con referencia a las figuras 1 (a), 1 (b) y 2 de los dibujos, se ilustra un montaje de motor 10. El montaje de motor 10 forma parte de una aeronave de hélice (no mostrada). Se prevé que el montaje de motor 10 estará alojado dentro de un capó (no mostrado) y ubicado hacia la parte delantera de la aeronave.Referring to Figures 1(a), 1(b), and 2 of the drawings, an engine mount 10 is illustrated. The engine mount 10 forms part of a propeller aircraft (not shown). It is envisioned that the engine mount 10 will be housed within a hood (not shown) and located towards the front of the aircraft.
El montaje 10 incluye un motor de combustión interna 11. El motor 11 se alimenta con aire y combustible para la combustión por medio de un conducto de admisión de aire 12 y un inyector de combustible, respectivamente. El conducto de entrada de aire 12 está dispuesto para recibir aire desde la parte delantera de la aeronave a través de una abertura de entrada de aire formada en la cubierta del motor.Assembly 10 includes an internal combustion engine 11. Engine 11 is supplied with air and fuel for combustion via an air intake duct 12 and a fuel injector, respectively. The air intake duct 12 is arranged to receive air from the front of the aircraft through an air intake opening formed in the engine cover.
El motor 11 está dispuesto para hacer girar un eje de transmisión 13. Se prevé que el motor 11 sea un motor Wankel, en cuyo caso un extremo proximal del eje de transmisión 13 estará ubicado dentro del rotor del motor 11. Un extremo distal del eje de transmisión 13 está acoplado a una hélice (no mostrada) ubicada en la punta de la aeronave.Motor 11 is arranged to rotate a drive shaft 13. Motor 11 is intended to be a Wankel motor, in which case a proximal end of drive shaft 13 will be located within the rotor of motor 11. A distal end of shaft transmission 13 is coupled to a propeller (not shown) located at the nose of the aircraft.
El montaje 10 incluye, además, un circuito de enfriamiento del motor para hacer circular líquido de enfriamiento alrededor del motor 11. El circuito de enfriamiento comprende una bomba (no mostrada) y una serie de conductos (no mostrada) definidos dentro o alrededor del motor 11. El circuito de enfriamiento comprende, además, un radiador 20 montado directamente en el cuerpo principal del motor 11. La posición del radiador 20 próxima al motor 11 minimiza la distancia total que debe abarcar el circuito de enfriamiento y, por lo tanto, proporciona un costo reducido, un peso reducido, una instalación simplificada y un riesgo reducido de fugas. El radiador 20 está provisto de una entrada 21 para recibir líquido refrigerante de los conductos definidos dentro o alrededor del bloque de cilindros del motor. El radiador también está provisto de una salida 22 para pasar líquido de enfriamiento que ha sido enfriado por el radiador a un componente posterior en el circuito de enfriamiento del motor. En ciertas realizaciones, el líquido refrigerante que sale de la salida del radiador 22 se devuelve inmediatamente a los conductos definidos dentro o alrededor del motor 11 para la absorción del calor generado por el motor 11.Assembly 10 further includes an engine cooling circuit for circulating cooling fluid around engine 11. The cooling circuit comprises a pump (not shown) and a series of ducts (not shown) defined within or around the engine. 11. The cooling circuit further comprises a radiator 20 mounted directly on the main body of the engine 11. The position of the radiator 20 close to the engine 11 minimizes the total distance that the cooling circuit must cover and therefore provides reduced cost, reduced weight, simplified installation and reduced risk of leaks. The radiator 20 is provided with an inlet 21 for receiving liquid coolant from passages defined within or around the cylinder block of the engine. The radiator is also provided with an outlet 22 for passing cooling liquid that has been cooled by the radiator to a downstream component in the engine cooling circuit. In certain embodiments, the coolant exiting the radiator outlet 22 is immediately returned to passageways defined within or around the engine 11 for absorption of heat generated by the engine 11.
El radiador 20 está formado por una pluralidad de elementos tubulares alargados 23 separados entre sí dispuestos para transportar líquido refrigerante. En conjunto, la pluralidad de elementos tubulares 23 proporciona al radiador 20 una forma sustancialmente cilíndrica, en donde el radio del radiador 20 es sustancialmente mayor que la longitud longitudinal del radiador 20. El primer y segundo colectores (no mostrados) se proporcionan en los extremos respectivos. de los elementos tubulares alargados 23. En uso, el líquido refrigerante que ingresa al radiador 20 en la entrada de líquido 22 se divide en el primer colector entre cada uno de los elementos tubulares 23. El líquido refrigerante luego pasa a través de los elementos tubulares 23 y se vuelve a combinar en el segundo colector para el paso posterior hacia afuera del radiador 20. La estructura de elementos tubulares separados 23 descrita anteriormente proporciona al radiador 20 un área de superficie grande y, por lo tanto, facilita un enfriamiento eficiente del mismo. Además, los espacios alargados entre los elementos tubulares 23 definen los pasajes de aire a través del radiador 20, lo cual permite que el aire fluya a través del radiador 20 y, por lo tanto, se mejora la eficiencia de enfriamiento del mismo.The radiator 20 is formed by a plurality of elongated tubular elements 23 spaced apart from each other arranged to transport cooling liquid. Taken together, the plurality of tubular elements 23 provide the radiator 20 with a substantially cylindrical shape, wherein the radius of the radiator 20 is substantially greater than the longitudinal length of the radiator 20. First and second manifolds (not shown) are provided at the ends respective. of the elongated tubular elements 23. In use, the coolant entering the radiator 20 at the liquid inlet 22 is divided into the first collector between each of the tubular elements 23. The coolant then passes through the tubular elements 23 and recombined in the second header for subsequent outward passage of radiator 20. The structure of separate tubular elements 23 described above provides radiator 20 with a large surface area and thus facilitates efficient cooling thereof. . Furthermore, the elongated spaces between the tubular elements 23 define the air passages through the radiator 20, which allows air to flow through the radiator 20 and thus the cooling efficiency thereof is improved.
Se forma una abertura 24 en el radiador 20, a través de la cual se extiende el eje de transmisión 13 del montaje de motor. La ubicación de la abertura 24 en el centro del radiador 20 permite que el radiador 20 rodee circunferencialmente el eje de transmisión 13. Las dimensiones de la abertura 24 son tales que el eje de transmisión 13 encaja dentro de la abertura 24 sin hacer contacto físico con esta, pero dejando espacio libre mínimo entre ellos. En la realización ilustrada, la abertura 24 es un cuadrado que tiene una longitud lateral marginalmente mayor que el diámetro del eje de transmisión 13. En una realización alternativa (no mostrada), la abertura puede ser circular y comprender un diámetro marginalmente mayor que el diámetro del eje de transmisión 13.An opening 24 is formed in the radiator 20, through which the drive shaft 13 of the engine mount extends. The location of opening 24 in the center of radiator 20 allows radiator 20 to circumferentially surround drive shaft 13. The dimensions of opening 24 are such that drive shaft 13 fits within opening 24 without making physical contact with it. this, but leaving minimum free space between them. In the illustrated embodiment, the opening 24 is a square having a lateral length marginally greater than the diameter of the drive shaft 13. In an alternative embodiment (not shown), the opening may be circular and comprise a diameter marginally greater than the diameter of drive shaft 13.
En ciertas realizaciones, el radiador puede estar provisto de una cubierta 25 que se extiende longitudinalmente, como se ilustra en la figura 3. La cubierta 25 consiste en una pared lateral tubular que se extiende desde el borde periférico del radiador 20. La pared lateral tubular de la cubierta 25, por lo tanto, constituye una extensión de la pared lateral del radiador 20. El eje longitudinal de la pared lateral tubular de la cubierta 25 es coaxial con el eje longitudinal del eje de transmisión (no mostrado en la figura 3) de modo que la cubierta 25 rodea circunferencialmente el eje de transmisión. Cuando la hélice (no mostrada) está conectada al eje de transmisión, el extremo de la pared lateral tubular de la cubierta distal del radiador 20 es adyacente al lado trasero de las palas de la hélice y está marginalmente separado de este. Los solicitantes han descubierto que una cubierta como esta mejora el flujo de aire a través del radiador 20 y, por lo tanto, mejora la eficiencia del enfriamiento del motor.In certain embodiments, the radiator may be provided with a longitudinally extending shroud 25, as illustrated in Figure 3. The shroud 25 consists of a tubular sidewall extending from the peripheral edge of the radiator 20. The tubular sidewall cover 25, therefore, constitutes an extension of the side wall of the radiator 20. The longitudinal axis of the tubular side wall of the cover 25 is coaxial with the longitudinal axis of the drive shaft (not shown in Fig. 3) so that the cover 25 circumferentially surrounds the drive shaft. When the propeller (not shown) is connected to the drive shaft, the end of the tubular sidewall of the distal radiator cover 20 is adjacent to and marginally spaced from the rear side of the propeller blades. Applicants have found that such a shroud improves the flow of air through the radiator 20 and thus improves the cooling efficiency of the engine.
Se apreciará que es posible readaptar un radiador 20 como se describe anteriormente en un montaje de motor existente. Con referencia a la figura 4, la readaptación del radiador 20 comprende instalar el radiador 20 alrededor del eje de transmisión 13 en el paso 101. Se prevé que el radiador 20 se instalará en la posición ilustrada en las figuras 1 (a) y 1 (b). El circuito de enfriamiento del motor se conecta entonces completamente en el paso 102. En particular, los conductos de líquido formados dentro del motor 11 están conectados al radiador 20.It will be appreciated that it is possible to retrofit a radiator 20 as described above on an existing engine mount. Referring to Figure 4, retrofitting radiator 20 comprises installing radiator 20 about drive shaft 13 at step 101. It is envisioned that radiator 20 will be installed in the position illustrated in Figures 1(a) and 1( b). The engine cooling circuit is then fully connected in step 102. In particular, the liquid ducts formed inside engine 11 are connected to radiator 20.
Una vez que el radiador 20 está instalado y está operativo, la bomba del circuito de enfriamiento del motor bombea líquido refrigerante a los conductos definidos en y alrededor del motor 11, con lo cual el líquido refrigerante absorbe calor del motor 11 y, por lo tanto, enfría el motor 11. El refrigerante líquido de los conductos se pasa luego a la entrada 21 del radiador 20 y se canaliza a través de los elementos tubulares alargados 23 del radiador 20. La relación de superficie grande con respecto al volumen de cada uno de los elementos tubulares 23 proporciona un enfriamiento efectivo del líquido refrigerante, que luego sale del radiador 20 a través de la salida de líquido 22.Once the radiator 20 is installed and operational, the engine cooling circuit pump pumps coolant into passages defined in and around the engine 11, whereby the coolant absorbs heat from the engine 11 and thus , cools the engine 11. The liquid coolant in the passages is then passed to the inlet 21 of the radiator 20 and is channeled through the elongated tubular elements 23 of the radiator 20. The large surface area to volume ratio of each of the tubular elements 23 provides effective cooling of the coolant, which then leaves the radiator 20 through the liquid outlet 22.
La eficiencia del enfriamiento proporcionado por el radiador 20 puede mejorarse enormemente al energizar la hélice. En particular, la ubicación del radiador 20 posterior a la hélice permite la explotación del flujo de aire a alta velocidad generado por la hélice. The efficiency of the cooling provided by the radiator 20 can be greatly improved by powering the propeller. In particular, the location of the radiator 20 posterior to the propeller allows exploitation of the high velocity airflow generated by the propeller.
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